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一、挖掘教材资源,适时进行可持续发展教育
在小学数学教材中有丰富的环境教育素材,教师在课堂教学中要有意识地挖掘教材资源,选择有利于学生学习的、形象生动的素材,充分发挥环保素材的教育意义。在传授数学知识的同时,结合小学生的现实生活,在其中渗透环境保护知识,潜移默化地对学生实施可持续发展教育。
1.保护水资源。例题:一个滴水水龙头每天会浪费掉1.5千克的水,那么每年大约会浪费多少水?
2.吸烟的害处。例题:2012年某国由于吸烟造成的死亡是32520人,是机动车引起死亡的12倍,那么由于吸烟造成的死亡人数比机动车引起的死亡人数多多少?
3.爱护树木。例题:①山上种有柏树和松树,其中柏树有210课,比松树少90棵,那么山上有多少棵松树?②1公顷森林在生长季节内5天能够吸收4.5吨的二氧化碳,那么800平方米的森林每天能够吸收多少二氧化碳?
4.水土流失的严重性。例题:①地球上每天有800万吨的水土流失,这些流失的水土如果用能装10吨的卡车来运,需要多少辆能运完?②每辆卡车长度是8米,如果将这些车排列起来,总长度是多少?
在课堂教学中,让学生通过计算了解到环境保护的重要性,增强学生的可持续发展观念。如果学生发现800万吨流失的水土需要80万辆卡车才能运完,这些量化信息就会使学生感到惊讶,感受到水土流失的严重性。
此外,除了教材中已有的环境保护和可持续发展教育素材,教师要主动学习和小学数学有关的环境知识,寻求数学知识中包含的环境问题,将数学学习与可持续发展教育有机结合,增强学生的环保责任感。
二、开展实践活动,感受环保的重要性
在教学“校园的绿化面积”这一内容时,可将学生进行分组,让学生先上网收集校园绿化设计的资料,调查可进一步进行绿化的地点,设计出校园绿化方案,并计算出校园绿化所需的成本,最后由每组派代表向全班做方案介绍。
1.校园绿化方案设计过程。①分组确定校园里所需绿化的地方。②指导学生通过图书、网络查找出适合种植的植物资料。③充分运用所学的图形知识,设计出绿化方案,并分别计算各类植物的种植面积。④根据每种植物的价格,计算出整个绿化过程所需的成本。
2.各小组派出代表展示绿化设计方案。在数学课堂上,各小组分别展示绿化设计图,并介绍本组的校园绿化方案。再在各组间互相讨论,评出哪种绿化方案能使校园最美丽,哪种方案最经济合理。教师可指导学生将所有绿化方案集合起来,办成专刊,进行全校展览。
三、利用废物制作绿色学具,强化可持续发展意识
在教学过程中,要尽可能使环境知识和可持续发展观念贴近学生的生活实际,使学生能更好地了解如何在生活中保护环境。如,让学生知道生活中的废物是如何产生的,如何减少废物的出现;让学生了解哪些废物是不可再利用的,哪些废物是可以再利用、可以反复使用的。引导学生在生活与学习时,主动、仔细地观察,积极思考,利用一些废弃物制作学具,变废为宝,这样既能提高教学效率,又能将可持续发展观念贯穿于数学课堂中。这样的课堂活动不仅能激发学生参与的积极性与主动性,还可在培养数学思维、提高空间想象力的同时,增强学生的环保意识和可持续发展观念。
在教学“圆柱体体积”时,可指导学生收集废弃的易拉罐作为学具使用;在教学“长方体和正方体”时,可让学生在课余时间收集废弃的火柴盒、饮料盒、牙膏盒等作为学具。还可开展有关环保的讨论,让学生意识到自己在实际生活中不自觉地在制造污染,破坏环境,指导学生从我做起、从小事做起,在生活与学习活动中注意节约资源,减少废物的出现,避免废弃物污染对周围环境造成的影响。这样的教学实践在提高小学数学课堂教学质量的同时,可以强化学生的可持续发展意识。
关键词:虚拟现实技术;医学教育;桌面式虚拟现实;沉浸式虚拟现实;增强现实
目前虚拟现实技术已经应用到娱乐、制造、军工、医疗、教育等各个行业。医学教育与其他教育有所不同,医学教育不仅要讲述医学知识,还要结合医学领域的最新发展动态,更要着重培养学生的动手能力。医学教育具有实验资源和临床机会有限、教学内容抽象等特点,可通过具有虚拟性、沉浸性、互动性、多感性等特点的虚拟现实技术更真实、形象地展示教学内容,从而增强学习者的积极性、提高其感知力和想像力,甚至可以让学生自己调控学习节奏,进而提高教学质量。
1虚拟现实技术的特点与种类
虚拟现实是通过计算机技术生成一个接近于真实世界的虚拟环境。这个虚拟环境不仅可以提供逼真立体的视觉,还能提供听觉、味觉、触觉、嗅觉等多种感觉,使得用户可以完全沉浸其中,并且可以与其进行交互。通常根据用户对虚拟世界沉浸度和交互方式的不同,将虚拟现实技术分为三大类:桌面式虚拟现实、沉浸式虚拟现实和增强现实。本文详细介绍这3种技术的概念和特征,分别探讨这3种虚拟现实技术在医学教育领域的应用及其优缺点。
1.1桌面式虚拟现实
桌面式虚拟现实系统利用计算机图像等技术构建一个模拟的3D空间,一般可通过显示器在二维平面显示三维模型图像,通过键盘和鼠标实现人机交互。桌面式虚拟现实系统的实现较为简单、技术相对成熟,但它不能完全与现实空间相隔离,用户还是会受到外界环境的干扰,与虚拟模型的交互也只是简单的选择、拖拽、旋转等操作,相较于真实环境的互动还有很大差距。
1.2沉浸式虚拟现实
沉浸式虚拟现实技术利用计算机3D图像处理技术、传感技术、多媒体技术模拟产生一个3D的虚拟空间,用户可以借助特定的输入设备(工作站、虚拟现实手套、虚拟现实手柄、三维位置传感器等)和输出设备(头盔显示器、PC显示器、手机、耳机等)与该虚拟空间进行交互。通过3D图像处理技术,用户带上头盔显示器能产生立体的视觉;通过音频处理技术,用户的左右耳可以感受到不同的立体声音;在虚拟手套中增加触点等方式让用户体验到触觉。因此,沉浸式虚拟现实使得用户在虚拟空间中沉浸度更高,达到视觉、听觉和触觉等多感官的模拟。通过虚拟现实手柄和虚拟现实手套,用户可以进行自由操作;通过位置传感器对用户的运动进行实时跟踪,根据用户的运动轨迹实时变换用户的视角;通过虚拟现实手套实时获得用户手部的姿态;通过力学反馈装置用户可以施加不同大小的力,系统根据用户力的大小使虚拟物体发生形变。因此,沉浸式的虚拟现实可以让用户实时操控一个虚拟世界,如同在真实世界中的互动。沉浸式虚拟现实技术与桌面式虚拟现实的区别在于:(1)多感知:桌面式虚拟现实只能给用户提供视觉这一种感觉,而沉浸式虚拟现实通过虚拟现实头盔提供视觉,通过耳机实现听觉,通过虚拟现实手套实现触觉,通过手柄实现力觉,可为用户提供多种感觉的互动。(2)沉浸感:沉浸式虚拟现实完全与现实世界相隔离,创建的虚拟空间十分逼真,并通过多感知让用户如同在真实世界中。(3)交互性:沉浸式虚拟现实可让用户的手通过虚拟现实手套等设备在虚拟空间内部与虚拟对象进行交互,同时可感觉到虚拟对象的重量等。桌面式虚拟现实系统只能通过鼠标在虚拟对象的外部进行操作。
1.3增强现实
增强现实(AugmentedReality,AR)技术是沉浸式虚拟现实的一种变体,区别在于增强现实将虚拟的3D对象和真实环境相结合[1]。AR技术仍需使用头盔显示器、虚拟现实手套等设备。AR技术还具备虚实结合、互动性、实时性和三维配准的特点。(1)虚实结合:沉浸式虚拟现实形成了一个完全合成的3D空间,用户无法感知到真实的世界。AR技术允许用户看到真实的世界,它将虚拟出来的物体叠加到真实世界。(2)互动性和实时性:AR技术将现实和虚拟世界相结合,就需要AR技术可以准确地根据现实世界的情况来合成虚拟对象,用户借助虚拟对象来完成现实世界的任务,因此需要AR技术必须具备实时性和互动性。(3)三维配准:可以实现虚拟对象和真实世界相互匹配,通过进行三维坐标的配准来实现。
2虚拟现实技术在医学教学中的应用及其优势
医学教学存在专业名词多、结构复杂、实验对象特殊的特点。传统的医学教学一般采用理论及实验教学的方法,教学资源有多媒体课件、教科书、图谱、视频、尸体标本、教学模型等。这些传统的教学资源一直沿用到现在,但在教学中存在一些问题,如教科书、图谱、课件等只能呈现二维平面的图像,没有立体效果也不能进行实时互动。应用虚拟现实技术能够克服这些缺点,为医学教学提供先进的教学方法。
2.1桌面式虚拟现实的应用及其优势
目前,桌面式虚拟现实系统已经在基础医学、中医等多个领域发挥着重要的作用。基础医学应用较广泛的是虚拟解剖人体。随着美国、中国、韩国等相继开发了本国的虚拟数字人,国内外已经先后建立了多套桌面式的人体解剖学虚拟仿真软件,如中国数字人公司中国数字人系统、上海桥媒公司3Dbody软件等。这些软件既可以弥补尸体标本的不足,方便教师进行课堂教学,又可以更加直观、灵活地让学生进行课堂和课外学习。除此之外,桌面式虚拟现实系统还包括基础医学实验的仿真软件、中医穴位的虚拟仿真系统等。这些应用可以作为学生实验和操作前的指导工具,模拟实验的操作过程,学生可以不限次数的重复操作演练虚拟模型,教师在一旁加以指导,纠正他们在操作过程中的错误。这样既可以有效降低实验风险,又有助于提高教学质量。在医学教学中使用桌面式虚拟现实系统有以下优势:(1)使用方便:只需要一台PC机就可以显示出3D效果,方便教师进行课堂教学和学生进行课下学习。(2)立体直观:桌面式虚拟现实软件可以提供虚拟的3D场景,如在解剖学实验中,学生可以看到各个组织器官的名称、位置结构以及周围神经血管的分布状态,各个组织器官的位置关系,也可以移动、分割、放大、缩小、旋转各个组织器官。这样学生可以非常直观地学习人体结构。(3)提高教学效率:桌面式虚拟现实可以提供多视角的3D模型,让学生了解解剖结构并建立组织器官之间的结构关系,进而加强对人体结构名词的记忆。学生可以反复在课下进行医学实验的演练,进一步提高教学效果。(4)降低教学成本:桌面式虚拟现实系统开发难度远低于沉浸式虚拟现实和增强现实,可以节约实验资源,提高学生的学习效率与质量。当然,桌面式虚拟现实系统也存在不足。在模拟实验及手术时,桌面式虚拟现实系统无法让用户触摸到真实的物体,如在中医针灸疗法的学习中,学习者无法感知到施针的方向和力度,仅能通过鼠标进行点击,与医学真实的实验及手术差距较大。
2.2沉浸式虚拟现实在医学中的应用及其优势
随着VR硬件设备的不断升级和配套计算机技术的逐渐成熟,沉浸式虚拟现实在各领域的应用产品层出不穷。Google、Oculus、HTC等公司保持着高密度VR产品的推出,国内也开发出了3Glasses、蚁视、暴风魔镜等VR头盔显示器。沉浸式虚拟现实硬件的价格逐渐降低,VR配套开发软件逐渐成熟,开发应用于医学教学和临床手术指导的沉浸式虚拟系统已成为可能。在医学教学实践中,学生佩戴头盔显示器,通过沉浸式虚拟现实系统,避免现实世界的干扰,完全沉浸在虚拟教学当中,可以把书本的知识立体地呈现在三维场景当中。2016年,DeFaria等[2]在进行神经解剖课程的教学中运用了沉浸式虚拟现实技术,采用VRWorx2.6软件制作海马体心室表面的虚拟现实3D互动视频。学生在学习后分别进行理论和实验操作测试,结果显示沉浸式虚拟现实系统相较于传统教学而言,并不是单纯地为了让学生记忆人体解剖结构名称,而是让学生更好地了解人体解剖结构。2016年,HuangHM等[3]对使用VR4-MAX沉浸式虚拟现实系统进行医学课程学习的167名大学生进行问卷调查,通过调查学生的学习态度,发现沉浸式虚拟现实技术对学生的感知性有积极的影响。在临床手术培训过程中,沉浸式虚拟现实系统已经应用于眼科手术、微创手术、内窥镜手术、骨科手术、牙科手术等医疗培训[4]。
相比于桌面式虚拟现实系统只能通过鼠标在二维平面的拖拽进行临床操作,沉浸式虚拟现实系统通过VR图像技术、力学反馈、运动捕捉等模拟器创设更加真实的临床实验场景,该场景可无限次重复使用来弥补在临床实践中机会不均等、经验积累缓慢等不足,从而达到临床技能培训的目的。2008年,MacielA等[5]开发了腹腔镜手术的模拟器VBLAST。通过图像处理技术、力学反馈设备和运动捕捉系统构建的虚拟腹腔镜模拟器取代物理腹腔镜手术模拟箱。外科医生可以通过VBLAST实现腹腔镜手术中缝合、剪切等基本操作的练习。该系统具有良好的图形渲染、力学交互能力,可以根据力的方向和大小显示物体形变过程,还能将手术操作技能进行客观量化并且能更好地适应达芬奇手术机器人的使用。2011年,Chalasani等[6]开发了超声引导下的前列腺活检模拟器,它可以根据使用者的动作及技能好坏区分使用者是新手还是专家。随着科技的发展,结合机器学习研究者又提出了虚拟现实自适应系统,这些系统可以根据使用者的水平及使用需求制订相应难度的培训内容[7]。在基础医学和临床医学教学中,沉浸式虚拟现实系统还有很多不足之处:(1)模型的真实度欠佳;(2)不具备对比和评判不同模型的教学效果的标准;(3)长期观看VR图像会造成视觉疲劳,力学反馈的真实度和实时性欠佳。
2.3增强现实的应用及其优势
AR技术能增强用户与现实世界的感知和互动,通过虚拟对象所传递的信息帮助用户完成现实世界的任务。目前,AR在医学领域的应用包括医学可视化、手术辅助等。增强现实不仅仅是一项新的技术,它还可以用来提高医学教育水平,最终影响患者的治疗效果[8]。早在1992年,北科罗拉多大学就将超声影像叠加在患者身上,使医生具有“透视眼”。目前增强现实系统已经被医生用作辅助手术的可视化工具。如可以帮助护士更好地找到静脉;实时地采集MRI和CT数据进行图像融合,与患者体表形态相对应,还可以根据患者的运动情况进行相应调整,呈现给医生患者身体的内部视图。AR技术还被应用于机器人辅助技术。Renaissance机器人被广泛地应用于脊柱外科手术当中[9]。术前,将CT数据合成3D图像,规划手术区域和螺钉的长度、方位和角度。术中,透视机器人软件分析患者的患病位置,并与术前的CT图像进行配准,根据实际手术情况微调螺钉的角度及位置,机器人会自动置入螺钉。Renaissance机器人可以降低学习难度,帮助学习者建立脊柱立体概念,增强椎弓根置钉的安全性,缩短学习周期[10]。MAKOplasty机器人手臂辅助医生进行膝关节和髋关节置换。术前通过CT数据建立3D视图,手术中使用NDI运动捕捉系统进行三维配准,机器人根据患者情况个性化精准设计假体,真正实现手术的微创化和精准化。随着机器人辅助手术技术的发展,已经有越来越多的基于AR技术的辅助手术机器人被投入临床教学中。
3结语
虚拟现实技术应用于医学教育可以提高教学质量,丰富教学手段。本文提到的3种不同的虚拟现实技术有其各自的优缺点,可以根据学习者的实际情况设置不同的学习难度。桌面式虚拟现实设备价格较低廉、操作较简单,通过二维平面展现3D图像,更适用于医学教学中基本概念的学习。沉浸式虚拟现实系统随着硬件设备的不断发展,设备的价格逐渐趋于大众化。沉浸式虚拟现实系统创建的模型给学生提供的触觉、声音、图像更加逼真,更接近真实的临床、实验场景。相比于桌面式虚拟现实系统,更适合启发式教学。增强现实在医学教学中的应用是虚拟现实技术未来的发展方向,随着医学对精准化的要求,增强现实仍需要解决一些问题,才能使其在医学教育领域应用得更加广泛和有效。
参考文献:
文献标志码:A
文章编号:1009―4156(2014)08―038-04
一、问题提出
新疆南疆地区义务教育阶段和高中阶段数学课程于2001年和2009年进入新课程改革实施阶段。新课程改革宗旨是为了学生的学习和学生的全面发展,进一步促进民族地区的基础教育公平。一是基础教育数学课程改革从课程理念、目标、实施评价等方面的根本性变化,需要教师教学实践的转变。二是基础教育的目标是培养学生跨文化能力和获得自我发展能力。新疆南疆是民族聚居地区,其民族文化和价值观念呈现多元化的特征,与之相应的是,教师需要面对多元文化和新课程理念的挑战。继续教育是教师面对挑战的重要形式。本研究主要运用问卷调查法和访谈来分析教师继续教育需求:继续教育课程设置的内容、结构和教学理念的针对性有效性,以及教师的主体地位、学习特点和需求,为新形势下民族地区教师教育研究提供有价值的参考。
二、对象与方法
(一)问卷对象及特征
问卷对象的教师来自新疆南疆地区两所重点中学:喀什民族完全中学和汉族完全中学;三所普通中学:一所市属中学、一所师院附属中学和一所县属完全中学。共发放问卷155份,回收152份,回收率为98%。
(二)问卷方法及数据处理
问卷设计关注五个方面:第一,教师性别、年龄、学历、职称、教龄、基本情况和学源结构;第二,教师对自己专业发展状况的评估,包括计算机操作熟练程度和数学学科素养;第三,教师接受的继续教育课程设置及培训的基本情况;第四,教师对参加继续教育课程的评价;第五,教师对继续教育课程设置的期望。为避免问卷设计的片面性,并减少在实施中受到主观因素的影响,尽量获取客观数据,研究采用个别访谈、实地考察、案例分析、资料分析、座谈和专家咨询的方法。访谈主要内容关注教师多元文化意识和素养。
三、结果与分析
(一)中学数学教师的结构及基本情况
五所学校基本情况显示,在教师学源结构中,90%毕业于喀什师范学院,以及新疆师范大学、新疆大学、石河子大学、陕西师范大学等西部师范类与综合性高校。在师资结构中,学历为本科及以上教师99.15%,青年教师85.08%。其中,教龄为1―3年占43.28%,4―8年占29.85%,高级职称的教师占29.85%,且较均匀地分布于中学各年级段。数据分析表明:其一,喀什师范学院作为地方师范院校对新疆南疆地区教育事业发展的贡献;其二,凸显了师资学源结构单一,阻碍了教师与其他地区和高校教育信息、资源互通和交流;其三,虽然师资队伍学历达标,但教师呈现年轻、教龄短、职称低的特征,存在各分类层次分配不均的问题,大部分教师处于教师专业化发展的起步和成长阶段。因此,通过继续教育做好教师专业发展的引路人是课程设置的核心问题。
(二)教师专业发展现状及自我评价
调查数据表明,56.52%的教师近三年没有公开发表文章,且75.41%的文章发表非核心和省级期刊。但86.36%的教师认为职前教育的知识和技能可以或基本满足现实工作的需要,82.61%的教师对专业发展现状表示满意和基本满意。且访谈中从教3年左右的教师了解教师专业化发展重要性,却不知从何做起。“教育是一项丰富复杂困难,且持续发展的职业。无论初期培训的时间和质量如何,认为这已足够的想法是不切实际的”。新课程对教师提出新要求,教师专业化发展规定了教师的职业要求、教师专业能力以及在能力发展中提升自我专业化水平。以上要求决定了教师专业化能力不限于教师上好一节课,处理好教学常规,而应具备课程意识,成为主动的课程资源开发者、反思者和研究者。因此,帮助中学教师认同和深刻理解新课程与教师专业化发展理念是继续教育课程设置的重点。
(三)已接受继续教育课程的基本情况
数据显示,教师已参加的继续教育课程较多地涉及数学教育心理学、数学教育测量与评价、中学数学中的数学史、中学数学教学思想提炼等数学教育理论与实践课程;继基础教育新课程改革后,继续教育又增开中学数学教学设计、数学新课程研究、中学数学典型案例分析、新课程背景下中学数学教学实施等基于新课程的理论与实践课程。仍存在部分课程开设不足问题,包括数学教学课件制作、数学文化、普通高中数学课程标准中选修内容选讲、高中数学模块教学与课例分析等。继续教育的有效性有赖于采用多样化实施方式,并互为补充,如系统数学教育理论讲授、教学实践问题专题讨论、数学教学艺术专题讲座、中学数学新课程理论及专题讲座和实地参观访问等教学组织形式。调查数据显示,教师已参加继续教育的教学组织形式(见表1)呈单一化而非多样化,其中:47.17%的教师表示课程实施较少或很少采用“中学数学新课程理论及专题讲座”方式;71.11%的教师表示课程实施较少或很少采用“实地参观访问”方式。
(四)教师对所参加继续教育课程的评价
调查数据显示,41.79%的教师对继续教育课程设置不满意。其中,32.84%的教师认为继续教育课程设置中现代信息技术所占比重的评价偏大,31.35%的教师认为现代信息技术所占的比重不足。教师是继续教育学习的主体,课程设置只有满足教师的需求,教师才能通过课程的学习达到主动的自我建构。访谈表明,教师评价继续教育缺乏指导实践的价值,存在实现“学习一学用一指导教学”之间的矛盾。另外,对继续教育占用寒暑假时间、施加人事和职称评聘制度强制性,影响课程教学和学习效率。
(五)教师对继续教育课程设置的期望
数据表明,教师继续教育课程性质问题,有72.73%与18.18%的教师认为应体现实践性与创新性上。在知识结构上,58.33%的教师对数学的最新进展缺乏了解,25.00%的教师认为知识面太窄。对于教师继续教育重点问题(见表2),分别有75.00%、59.01%、79.66%和82.54%的教师认为是拓宽数学学科领域知识、提高综合数学素养、培养数学教育研究能力和发展数学教学能力。设置数学教学技能课程,包括教学设计技能、教学语言技能、课堂教学技能、多媒体的制作及运用技能和开发课程资源技能,教师认可度(见表3)分别为67.21%、63.93%、61.90%、76.36%和57.41%。调查可知,教师关注自身综合数学素养、教学技能和能力的提高,对自我专业化发展有着较高的预期,66.67%的教师有通过教师继续教育提高学历的意愿。
(六)教师对多元文化背景的审视
研究表明,新疆南疆地区的多元文化特征是实施多元文化教育的必然。教师应具备多元文化素养,在任教的学科领域形成多元文化基础,成为面向所有学习者的高效率的教师。数据显示(见表4、表5、表6),多数教师具备多元文化的自觉意识,表现在:43.54%的教师认为非常了解学生的文化背景;85.48%的教师认为学生文化背景对中学数学教学是挑战;72.59%的教师偶尔或经常检视对不同文化背景学生的态度或偏见。针对民族地区对于中学数学课程标准和统编教材适应性问题的研究,14.52%的教师认为现行中学数学课程和教材对于民族多元文化是非常重视的;77.42%的教师认可学校有必要开设地方课程或校本课程或开发相应的教材。应该说,教师多元文化素养的养成并非一蹴而就的,是知识、方法、理念和能力等方面合力的结果。调查表明,56.45%的教师不了解所教班级里学生的文化背景;69.35%的教师有意将本地不同民族文化融入数学教学中满足不同文化背景学生的需要,但在文化融入教学实践中不知怎样做。在访谈中,在民族中学执教四年的汉族教师谈及自己的成功经验,认为与民族学生搞好关系是教学成功的关键,获取学生的信任和尊重是学生投入数学学习兴趣的动力。在与“双语”实验班教师的座谈中,教师关注如何才能引导学生的学习兴趣,以及帮助学生体会数学与生活的密切关系。
调查数据的综合分析表明,教师的教育需求体现在:第一,教师职业发展的需求。面对教育计划的变更、专业领域内的发展(教学的数学概念和其他学科新的互动等);面对教育的诸多发展及成果(教育教学研究成果对教学方法和手段的变化带来挑战),教师需要适应新的不同的多元异质化的教学对象,确保不同学段学习的连贯性、多学科之间合作的需要。第二,个人因素需求。新人职教师对职业认识不足,在自我身份的转变上存在困难,专业化发展需要引导,数学学科素养和教育素养有待提高等。
四、课程设置探析
多元文化教育理论要求教师在教育过程中,把对学生的主观偏见和好恶放置一旁,不因学习者的语言、家庭经济条件、外貌、性别、民族、信仰等差异而区别对待,以不同的方式方法对不同文化背景、个性特征、性别特征的学生进行教学与指导,实现多元文化理念、价值观的渗透。MPCK理论框架从四个方面构建教师“数学教学内容知识”:数学学科知识(MK);一般教学法知识(PK);有关数学学习的知识(CK);教育技术知识(TK)。基于以上两个理论的应用,初步探求民族地区中学数学教师继续教育课程设置。
(一)多元文化课程
1.多元文化理论课程
多元文化理论课程设置的目的:加深教师对多元文化教育的理解,增进文化多样性的历史洞察;理解少数民族的生活方式,特别是与学校教育有关的行为和态度;认识并消除个人的偏见,积极与其他民族群体进行交往;在教学中尊重文化多元性。对教师意识形态、性格等方面的研究与培养,使教师能从另一个角度审视是否存在民族偏见,重新认识在社会中角色以及改善师生关系,课程设置包括多元文化教育、文化多元论、多元民族意识、人际关系等专题。
2.多元文化实践课程
多元文化实践课程设置的目的:培养教师对数学学科知识及教材的审视态度,使他们在教室中创造多元文化的氛围,帮助学生理解相互之间的文化。借助有关多元文化数学教育典范和概念知识、主要族群团体的数学文化知识,平衡数学课程、教材和教法,满足不同文化背景的学生数学学习的需求。考虑学生的文化环境,需要教师与学生家庭的有效沟通,吸收和利用家庭资源,帮助学生了解所面对文化、班级的沟通方式。多元文化实践作为物质一时空特点的隐性课程,课程实施需要家长、社区的充分参与,以及学校环境、图书资源、课外活动的相应配合。
(二)数学专业知识
1.数学专业课程
数学专业课程设置的目的:树立正确的数学观,不断更新和拓展教师的数学知识(主要包括数学概念、数学法则、数学公式、数学题目等方面的知识),具备合理的知识和能力结构(包括数学思想方法以及数学史知识),提高数学素养,能够从高观点看中学数学教学。课程设置包括:现代数学(离散数学、组合数学、模糊数学、数值分析、分形几何等发展动态、基本内容、重要思想方法及其应用)概览;经典高等数学(数学分析、高等代数、高等几何等的结构与思想)专题;数学思想发展史精讲;数学建模与问题解决导读;数学方法论选讲等。
2.数学教育类课程
数学教育类课程设置的目的:树立正确的数学教育观,认识数学教育发展历史趋势,具备合理的数学教育基础理论结构、基本技能和有关数学学习的知识,能有意识地运用理论指导教学实践,成为会思考研究的科研型教师。课程设置包括:新数学课程标准的基本理念探讨;近现代数学教育思想研究;中学数学教育基础理论与实践;数学教育哲学专题;数学教育心理学;中学数学教材与学法分析;数学教育测量与评价;中学数学典型案例分析;中学数学中的数学史;数学文化;普通高中数学课程标准中选修内容选讲;中学数学教学思想提炼;新课程背景下的中学数学教学实施;高中数学模块教学与课例分析;中学数学习题理论与解题研究;中学数学学业测试与评估;中学数学教学专题研究(数学课堂教学情境设计、数学教学技能训练、数学教学与个性发展研究)等。
(三)教育与教研课程
教育与教研课程设置的目的:增强教师对于教育价值、教育与人的发展、教育本质的认识,从整体上了解教育现象,加强中学教育的纵横联系能力,加深对于学科教育的理解,拓宽教育研究和课程开发的视野和思路,实现将教育理论应用于实践的自觉。课程设置包括:现代教育思想专题;国外教育改革动态;教育社会心理学专题;教育生态学或教育环境学;基础教育改革与发展专题;学校管理、班级管理的理论与实践等。
(四)现代教育技术类课程
现代教育技术类课程设置的目的:具备传统教学媒体的知识以及有关现代教育技术的知识和相关教学软件操作等方面的知识,帮助教师实现多媒体辅助数学教学,会用软件展示平面和空间图形,表达并探究函数关系、无限现象,表达并探究数学建模,利用软件探究几何构造,作为启发式工具解决数学应用问题或反思批判其应用性。突破传统教学在时间、空间上的限制,开阔学生知识视野,调动听觉、视觉,获得全面而深刻的感受。课程设置包括:计算机辅助数学教学专题(几何画板的制作、z+z智能平台);数学专业文献检索与利用;现代教育技术专题等。
(五)通识类课程
通识类课程设置的目的:培养具有良好的思维习惯、审美情趣、文化品位、科学素养和人文关怀,具有相应的艺术欣赏与表现知识,具备健全人格、社会责任感、思辨能力和创新精神的现代教师。课程设置包括:人文科学类(文学、哲学、艺术);社会科学类(政治、经济、法学、管理学);科学技术类(物理、化学、工程、材料等工程技术领域);技能类(沟通与表达能力、写作能力);体育类(运动、美学)和心理学(教师心理健康)。
关键词:C语言;函数;调试技术
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)11-0085-02
C语言是一门函数式语言。学习C语言编程必须学好函数的使用。笔者在多年的教学过程中,发现学生在学习函数的过程存在一些问题。虽然这些内容教师在课堂上都十分认真地讲解,但有些学生还是觉得内容很抽象,不容易理解。程序调试技术一般用在程序查错上。在程序调试的过程中,可以看到程序的执行过程,包括函数的调用过程、形参实参的传递,变量的内存地址等内容,这样可以很直观地给学生讲解函数的相关内容,因此笔者在函数的教学中使用了程序调试技术,使教学内容不再抽象,而是具体化,使学生能够更好地掌握相关知识,达到了较好的结果。
程序调试技术在函数教学中的具体使用:
1.通过调试技术直观地查看函数的调用过程。首先设计一个简单的使用函数的实例,jc函数实现计算n的阶乘。在main函数中通过函数调用来求任意一个整数的阶乘。double jc(int n),{ double mul=1;//……2,int i;for(i=1;i
2.通过程序调试技术了解函数参数传递过程和局部变量的概念。在函数教学中,形参和实参的关系往往是学生容易出错的地方。形参和实参是两个不同的变量,实参的作用就是给形参传值。而函数的形参以及函数内定义的变量都是函数的局部变量,只能在该函数中使用。而在调试中通过查看变量的值可以很清晰地看到这些知识的作用,则比较生动具体。在上例中,程序在断点停下后,选择debug工具栏中的watch项,打开watch对话框,在对话框中输入num和n,如图3所示,此时num的值是5,而由于jc函数还没有被调用,形参n还不存在。然后选择Step into(F11)项,跟踪进到jc函数内部查看,注意观察watch对话框的变化,发现n的值变为5,而num失效了,如图4所示。这说明程序的执行进入到jc函数,形参变量n被创建并从实参获得了值5。而num是main函数的局部变量,在其他函数中如jc函数中是无法访问的,从而失效。
3.通过调试技术加强对指针做函数参数的内容的理解。在讲解函数的过程中,指针做参数是重点和难点之一。教师在教学过程中强调指针做形参,可以突破局部变量的限制而访问到其他函数的局部变量,这在以后的函数使用中经常用到。但学生觉得很难理解。笔者通过调试技术运行一个实例,查看实际的运行过程,来加深学生对内容的理解。首先设计一个简单的指针做参数的实例。void fun(int * q){*q=10;//…….2}int main(){int n=89;int * p=&n;fun(p);//…….1printf("n=%d\n",n);return 0;},在标号1处设置断点。调试运行该程序,在断点处停下,p是fun函数的实参。此时选择debug工具栏中的watch项,打开watch对话框,分别输入p和&n,如图5所示,它们值相同,都是0x0012ff44,表示n的内存地址。然后选择Step into项跟踪进入fun函数内部执行,由于p和n是main函数的局部变量,在fun函数内部无法访问,它们的值失效。然后,在watch对话框中再输入q和*q,则可以看到如图6的内容。说明形参q从实参p获得了值0x0012ff44,即q也保存了main函数中n的地址,而*q的意思是通过q保存的地址访问该地址所表示的变量。继续单步执行,返回到main函数执行,此时查看n的值,果真变为了10。即在fun函数内部通过指针变量改变了main函数中局部变量的值。
笔者在实际的函数教学中采用了程序调试技术,让学生直观地看到了程序的运行过程,从而加深了学生对函数调用过程、参数传递、指针做参数等内容的理解。学生反应良好。计算机技术总是在不断的发展,教师还要不断地探索更好的教学方法,使C语言课程的教学质量进一步提高。
参考文献:
[1]谭浩强.C程序设计(第四版)[M].清华大学出版社,2010.7.
关键词 远程教育;基于WWW;远程教学支撑系统;同步多媒体
Abstract The Techniques and Methods of Distance Learning for Teachers in Guangdong Province are introduced in this paper. Development of distance learning in China is a new type of topic. The Technique presented in this paper is a model of constructing cyber university and distance education.
Key words Distance learning; Based WWW; Distance learning support system; Synchronizing multimedia
一、简介
当今世界,科学技术突飞猛进,知识经济初见端倪,世界范围内的经济、科技及综合国力的竞争日趋激烈。进入数字化、信息化时代的二十一世纪,人们对教育的需求日益增加。现代远程教育是利用计算机技术、网络技术、多媒体技术等现代信息技术手段开展起来的新型教育模式,将最大限度利用现有教育资源,是实现高等教育的大众化、现代化、终生化和国际化的新型教育形式和必然途径。 运用现代远程教育开展中小学教师继续教育,可以打破时空的限制,随时随地学习;能创造出一个信息化的学习环境,有利于提高学习质量;可以送教上门;让人人享有教育;能克服人多、地广等客观条件的限制,能解决工学矛盾;可以请最好的教师,运用最好的教材进行教学,提高教学质量;可以使广大中小学教师接受高水平的教育和培训。
二、目标、任务、主要内容及技术路线
广东省建设教育强省的宏伟目标对我校为基础教育服务提出了更高的要求。实现建设教育强省的宏伟目标,关键在师资;尤其是基础教育的发展和提高关键在于师资的数量和质量。省委、省政府要求到2001年,在充实中小学教师缺额的同时,使98%以上的小学教师,95%以上的初中教师、70%以上的高中教师和60%以上的职业中学、技工学校教师达到国家规定的学历标准或任职标准。因此,利用现代远程教育具有办学开放性的特点,打破传统的、封闭的办学模式,可以在任何时间、任何地点、学习任何由优秀教师开设的课程,有助于建立起一种满足终身学习要求的教育保障体系,有助于普遍提高教育质量和师资水平,实现教育现代化,使广东成为教育强省。
1、目标和基本思路
广东省开展中小学教师继续教育远程教育的基本思路是:以珠江三角洲教育现代化为龙头,以广州、深圳、珠海大中城市为先导,逐步向东西两翼和山区腹地分层次推进。到2002年,远程教育覆盖面达广州、深圳、珠海和珠江三角洲400多个城镇中2800所中小学。到2004年,现代远程教育辐射全省5000所中小学。发展目标是:通过开展现代远程教育,为建设广东教育强省服务,对广东省基础教育的改革和发展产生重要作用,为国内师范院校开展远程教育探索出一条切实可行的技术路线。
2、主要任务
主要任务是:通过开展现代远程教育,为广东省教育事业特别是基础教育培养高素质的师资和各类高层次教育人才。
3、技术路线
广东省中小学教师继续教育现代远程教育采取的是基于WWW的远程教学系统和基于www光盘多媒体授课课件压缩系统相结合的技术模式。中小学教师可以在校外教学点多媒体室(校外教学点设在网络条件教好的中小学)或家庭就近上网的方式,通过互联网来访问和学习;同时在校外教学点多媒体室或家庭本机操作,学习压缩在光盘中的多媒体授课课件。该技术模式可以分为五大模块:
(1)基于WWW的远程教育系统
基于WWW的远程教育系统提出了一个 基于Internet的网上虚拟集成学习环境。AnswerWeb系统、Web远程测试系统、Web远程交流环境、多媒体作业系统以及基于Web的网络大学管理系统。
AnswerWeb系统----在一般学习过程中,提问与回答是提高学习效率的关键。而通常在一个领域的知识学习过程中,不同学生的问题往往具有相似性。另外,对学生所提的问题加以汇总和分析可以总结出教师在教学过程中的得失,作为反馈可以使教师能够及时高效地调整教学方法,从而大大缩短了经验教师的培养周期。
AnswerWeb即是在这样的背景下提出的基于 Web的网络自动答疑系统。通过关键字匹配、 搜索算法,和问题勾连技术,可以使学生在学习中快速得到问题的解答。系统提供问题分析功能,以使教师充分利用学生的问题资源,从而提高教学质量
Web远程测试系统----基于Web的测试系统支持学生入网测试。学生只要接入Internet,可以从在何地点进行实时考试,考试完毕后立即可以得 到成绩,同时教师可以立即统计、分析该次网上考试的学生成绩以评价学生的学习情况,以及试卷的难易程度。本系统实时纪录考生的考试状态,若考生因网络失败而导致考试的异常中断,其可以在下次登录到系统中时,自动恢复到上次考试的中断点。
Web远程交流环境----远程交流环境提供了一个基于Web的,异地师生交流的场所多媒体作业系统----多媒体作业系统为学生和教师提供了一个基于 Internet的作业、作业完成和提交的环境。 教师可以通过网络将预先编辑好的基于各种媒体的作业 ------ 文本、图片和语音,在 Web中。同时分散在各地的学生可以通过 Internet 浏览教师的作业,并可以利用本系统完成并提交作业。
基于Web的网络大学管理系统----本系统综合管理虚拟大学的教师、学生以及各类课程的信息。提供学员注册、课程安排、分数查询和交费情况等信息。
(2)基于光盘的多媒体课件压缩系统
该系统利用最先进的多媒体压缩技术把老师授课过程具有文字、图片、音频和视频的多媒体课件压缩在光盘上,然后邮寄给校外教学点,安装在多媒体室的服务器上(网络条件较好的校外教学点可以直接通过网络线路下载多媒体课件),也可以直接邮寄给校外学生。学生在本机的多媒体环境下学习,根据教学计划来安排自己的学习进度。
(3)远程教学综合信息库
教学资源库包含教育信息本地化、教学素材、教学课件、教学案例、习题库、实习软件工具库等。
(4)网络课程建设
中学教师继续教育数学学科核心课程6 门
数学教学设计
高中数学教学疑难问题研究
数学教育比较与研究
数学方法论
国内外数学教改动态
现代教育技术在中学数学教学中的应用案例分析
中学教师继续教育化学学科核心课程5 门
化学习题教学研究
化学竞赛指导
日用化学选讲
新材料、新能源专题
现代教育技术在化学教学中的应用案例分析
中学教师继续教育英语学科核心课程5 门
听说能力训练专题研究
阅读与写作能力培养
英语视、听、说
关键词: 图书馆知识服务继续医学教育作用
作为在科技领域中发展最为迅速的学科之一,医疗科学随着时代的发展和进步也在产生不同的变化。这就要求之前虽然经受过专业教育的医务工作者,要结合时代的发展和进步,来采取多种方式进行新知识的学习和吸收,从而避免出现原掌握知识的退化,加强医护人员的继续医学教育。与此同时,在市场竞争和自然竞争中,出现了新病种,这就需要相关医护人员要不断的加强自身的学习,不断的提高自身的职业道德水平和职业技术水平,从而最大限度的适应现代医学科学的发展。医务人员学习新知识、新理论、新技术、新方法, 注重针对性, 实用性、先进性, 是创造性思维的一种终身性的医学教育, 其特点是自导学习, 而不是老师指导下的培训。本文详细探讨和研究了图书馆知识服务在继续医学教育中的重要作用,其还为医护人员提供了有利的技术支持与全面的素材,从而更高水平的展现了医院图书馆的教育职能,在一定程度上强化了医护人员有效使用图书馆的意识与自觉地接受终身教育积极性。
一、继续医学教育的必要性
21世纪是经济迅速发展和社会不断进步的时期,也极大的促进了医学科技的迅猛发展,医学模式也在逐渐发生转变,从传统生物医学转向更加注重生物―心里―社会医学。这就要求相关医务工作者要结合医学科学的发展和模式转变来切实的增强自身的职业道德素质和服务水平,要不断的充实自身的医学新知识,开展新技术的学习,从而有效的增强医学理论与医学技术水平,进行知识结构的优化组合。众所周知,作为紧张并且繁忙的临床工作,相关医护人员很难有空余时间与精力去专业学校学习,这就导致产生了接受教育的急迫性同相关工作性质特点之间产生了矛盾。为了有效的解决这一难题,继续教育以其灵活、结合实际、针对性强等优点成为行之有效的培养途径。同传统的学历教育和职业教育相比较,继续教育更加开放,具有较高的层次,使其能够成为实现医护人员终身教育的主要方式和途径。在这种条件下,开展继续医学教育在一方面能够有效的满足医学研究人员的提高个人层次与专业素质的需求,在另一方面也能够有效的提高医院医疗水平,提高核心竞争能力,从而增加医院经济效益与社会效益,促进整个国家医疗卫生事业长远健康的发展。
二、 图书馆在继续医学教育中的作用
2.1图书馆工作的转变为继续教育提供条件
当前图书馆在继续医学教育中发挥着重要的作用,具体而言,其作为在医院的信息化系统管理中的一个重要的节点,其有效的发挥信息中心的作用,从而从各个方面和层次对医务人员获取、评估和使用情报的能力进行提高和培养,从而以此当做日后医护工作的重要突破点,促进临床医护人员能够有效的结合信息情报意识和医学专业知识之间的关系。具体而言,在现实生活中,可以在医院的图书馆内设立相关网络课堂和有问必答等之类的栏目,从而充分的发挥因特网的巨大优势,不断的拓展和加深医疗信息。与此同时,还要不断的搜集同本单位专业具有密切关系的医学信息,进行相关信息简报的编写和宣传。
2.2图书馆员素质的提高为继续医学教育提供了方便
随着时代的发展和进步,当前现代化管理对情报人员提出了更高的标准和要求,应用到现实中,则是要求图书馆员不断的转变服务观念,强化对相关医护人员的业务技能和知识的培训,从而不断的培养一批年富力强,具有广博知识和技能,同时熟练业务、服务热情周到的业务骨干。提高图书管理员的职业道德素质和能力,可以积极主动的收集和提供专业全面的医学文献信息服务,为广大医护人员进行继续医学教育提供方便。在具体的工作过程中,并不是对资料进行简单的收集与整理,而需要相关管理人员结合自身情况,对浩瀚的信息资源进行深层次的研究和加工,使用全方位和多样化的服务方式,对服务领域进行不断的扩展,与此同时加深管理员的服务层次和水平,促进信息服务朝着更快、更深、更专的方向发展。
2.3图书馆在继续教育中起到桥梁与纽带的联系作用
作为知识传播系统的重要组成部分,图书馆能够在进行先进知识和科技成果传播的过程中,将其有效的转变为现实生产力,从而在此之中起到桥梁与纽带的联系作用。众所周知,知识创新和技术创新是一项比较复杂和庞大的系统工程,这在一方面需要相关科研工作部门进行知识生产宣传和培训,在另一方面则需要图书管理员进行知识信息的收集、加工、管理和服务,从而在最大程度上增强知识的传播与应用。
三、医院图书馆的教育职能
随着经济的发展和社会的进步,不断的增强了图书馆的教育职能。在现实生活中,医院图书馆在拥有浩瀚文献资料与信息的基础上,不断的进行知识和信息的更新与积累,从而有效的丰富和扩展医护人员学习和积累新知识的方式与途径,并为其学习提供有利的条件。具体而言,医务人员可以进行一些同本专业有关联的文献期刊开展阅读,这也是其进行继续医学教育的合理和最佳方式,而护士人员可以充分的利用图书馆,从而不断的增加自身素质,提高护理水平,这在另一方面也展示了继续医学教育的重要作用。
3.1 医务人员利用文献检索继续教育
这在现实生活中,主要表现为医护人员通过计算机进行医疗文献的检索,从而开展医护人员的继续医学教育工作,这也是提高医护人员的整体业务素质和职业技术水平,提高医护人员的信息素质和专业水平的重要方式,同时也是增强医务人员科学研究水平与服务质量的有效途径。相关,医务人员可以通过对医学文献信息的学习和检索,从而及时有效的了解最新的医学科研动态,与此同时进行先进临床诊疗技术的学习与传播,以此来提高自身医学经验和方法。这就要求图书馆要开展系统性文献检索培训,以此来增加医护人员的信息意识,有效的增强其信息能力和道德水平。在实际生活中,受到技术条件和经济条件所限,一些基层卫生技术人员由于未经受过正规的检索培训,因此当其面对一流的计算机和设备与丰富的电子信息资源时,常常举足无措。这主要是因为当前其所拥有和掌握的文献检索知识,已经远远落后于时展的潮流,而当前通过自学或者其他途径来有效的获取文献检索知识与技能又存在着较大的困难。因此通过开展系统性的文献检索培训,能够有效的帮组医务人员详细的了解和掌握计算机检索与网络检索的基本原理,从而有效的获取和利用专业文件信息。
摘要:本文探讨了程序可视化技术在程序设计语言教学中的应用问题,并介绍了笔者所设计的用VB编写的冒泡排序算法的程序可视化应用实例。
关键词:程序;可视化;教学
中图分类号:G642
文献标识码:B
引言
可视化技术充分发挥了人对几何图形图像的认知能力,采用视觉方法为科学研究、工程设计领域和教学应用提供了新的解决方法或学习方法,成为近10年来计算机科学中的热点,其理论和技术也日益成熟,并运用到计算机科学的许多领域。程序可视化就是利用计算机的图形对所研究的程序的功能和行为进行图形模拟。在这个模拟可视化的过程中困难的是最大限度地使模拟出的图形易被人们理解。而且每一个不同的程序就要使用不同的方法进行图形的可视化模拟。这都给程序可视化的研究带来了许多的困难。但是随着计算机多媒体通信技术的不断进步。计算机日益支持各种高级的人机接口形式。能给人们提供更多的图形表现形式。以满足人们各种不同的表现方式。
程序可视化直观地将程序用图形来表示。图形能给人直观的感觉,使难懂的程序变得明了和富有表现力。可视化可分为多种,如程序可视化、数据可视化和算法可视化。程序可视化包含程序执行的动态表现。程序可视化能帮助我们理解程序是如何实现的。它的效率如何。这个程序与其他程序有和不同之处。因此有必要进行程序可视化的应用研究。
由于每一个程序的不同,所以就没有一种程序可视化的模拟方法是万能的,即既可以用于这一程序可视化,又可以适用与其他的程序可视化。对各个程序可视化问题需采用不同的方法,从这一点来说,程序可视化是一门艺术,只要灵活运用,精心设计,就能达到易于理解和艺术化的境界。目前Windows操作系统为我们提供了优美的图形化设计环境,而许多面向对象的程序设计语言使人们有了更多的选择余地。
计算机的普及应用和软件的开发利用,计算机辅助教学在课堂教学中的作用越来越大,特别是在较难理解的课程的课堂教学中的作用更为明显,因为它可以将声、光、电有机地融为一体,使学习者耳目一新,同时又激发了他们的学习兴趣,达到了事半功倍的效果。然而计算机程序设计语言课程自身的辅助教学却远落后于其他课程的计算机辅助教学在课堂教学中的应用。这是我们计算机语言程序设计课程教学的教师对此没有足够重视。本文提出的程序可视化技术在计算机语言程序设计课程教学中的应用。能够利用计算机的图形展示程序的功能,能激发学习者的学习兴趣。
1程序可视化的过程
可视化技术运用于科学研究的全过程。可视化处理过程从大量原始数据的采集开始,通过过滤,去除干扰因素及噪音,经过映射将数据转化为基本的几何图形元,利用它们,并结合设计好的图形生成模型,采用图形图像技术,绘制成图,最终反映给用户。其流程如图1。
在框图中,各模块独立作用,完成独立的功能,并将处理过后的消息传递给其他模块。通过准确设计模块的工作任务,用户就能避免重复的编程设计。由于模块功能独立运行,因此为系统的并行实现提供了可能性。
2程序可视化的应用设计
本文实现程序的可视化方法是在原用于教学的源程序中插入一小段程序用于实现程序的可视化,而不破坏源程序的结构。这样可以使本方法具有一定的通用性,也便于程序的学习和理解。这一小段用于程序可视化的程序不会破坏源程序的正常运行。是否加入这一小段程序,仅仅在于是否使这个源程序有可视化的功能而已。这种方法特别适合于初学程序设计的人员,以及在程序设计语言教学中的应用。在这里我们使用的是可视化编程语言Visual Basic。
Visual Basic是极其有特色和功能强大的软件,主要表现在:所见即所得的程序界面设计,基于对象的设计方法,极短的软件开发周期,较易维护的生成代码。它也是我们学习计算机程序语言的入门高级语言。在这里所说的可视化程序语言主要指的是程序设计过程的可视化,即所见即所得的程序界面设计,不同于本文在这里讨论的程序可视化。程序可视化是为了把程序运行过程的可视化。即把程序运行过程用图示的方法显示出来。
在本例程序中,我们是用不同大小的圆表示不同大小的数据,这在冒泡排序程序中是很形象化的,形象地再现了冒泡的过程。在其他的排序程序中可以探讨其他的表现方式,以最能再现该程序的过程特点为目标。
3程序可视化的应用实例
以在高级程序语言教学中最常见的冒泡排序程序为例。可视化的冒泡排序程序如下:
For i = 1 To 5‘原程序部分
For j = 1 To 5 - i
If a(j) > a(j + 1) Then
t = a(j)
a(j) = a(j + 1)
a(j + 1) = t
For k = 1 To 5‘插入的可视化部分程序
Circle (i * 3000 + j * 800, 300 + 1000 * k), 38 * a(k), 99 * i
Text1(k - 1).Text = Str(a(k))
Next k
End If
Sleep (1000) ‘延时等待
Next j
Next i
For i = 1 To 5‘插入的可视化部分程序
Text1(i - 1).Text = Str(a(i))
Print a(i)
Circle(18800,800 + 1000 * i),30 *a (i),5
Next i
程序运行结果如下图所示:
从以上的程序运行结果可以清楚地看出本程序的运行共交换了几次,比较两个相邻图形,即可知道每次交换的是哪两个数据。在这里的数据是从文本框数组中输入的。我们在程序运行中可以改变这些数据以便于观察不同数据时的排序过程。我们可以把本可视化的部分程序插入选择法排序程序中同样能得到该程序可视化的效果,也能清楚地分辨出这两种排序程序的不同之处。
参考文献
[1] 但静培等. 基于编译技术的程序可视化[J]. 计算机应用研究,2002,(10):51-52.
【关键词】虚拟技术 实践教学 传感器 检测技术
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)02-0234-02
目前在我院传感器与检测技术实践教学中,学生通过操作实物模块来实现各个参数的测试,但因受实验硬件条件的限制,检测中测量参数无法实现自由改变,这对它的特性分析带来了一定的局限性。同时学生在反复练习过程中,设备容易损坏,其性能也会受到影响,这对课程的实践教学带来了一定的局限性。因此在实践教学中引入了虚拟技术教学,通过虚拟的操作面板,用LabvIEw仿真软件来实现相关参数的测试。
一、虚拟仪器简介及虚拟技术在实践教学中的意义
(一)虚拟仪器的含义
所谓虚拟仪器,就是用户在通用计算机或者工作站平台上,根据测试任务的需求来定义和设计仪器功能,通过数据采集卡,利用软件来处理采集进来的数据,实现用户自扩展传统仪器的所有功能。
(二)虚拟技术在实践教学中的意义
在传感器与检测技术实践教学中引用虚拟技术,学生通过虚拟平台的学习,可以提高学生的初步分析及感性认识,巩固学生的理论知识。学生可以不受实践硬件条件的限制,通过虚拟操作面板设计、选择,及大地弥补了设备的不足。学生可以不用担心损坏设备问题而大胆地进行实践,并根据实践情况及时进行改进和优化,省去了大量繁琐的工作,节省了大量时间。
利用虚拟技术,可以彻底打破检测技术受空间及时间的限制,如一些需要长时间才能观察的变化过程,通过虚拟技术,可以在很短的时间内呈现给学生。虚拟制造技术还可以应用计算机、交互外设及软件来构建一个虚拟的生产环境,使学生能如同在制造现场一样,与荧屏上出现的制造过程进行自由交流。虚拟现实技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟和虚物实化,通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。
利用虚拟技术,可丰富课堂教学内容,展示全方位、多角度的教学内容。将实训等技能训练搬到课堂中进行,由于这些虚拟的训练系统无任何危险,学生可以反复练习,直至掌握操作技能为止。在课程教学中可以在虚拟实训室中进行训练,可以节约大量昂贵的仪器设备费用。解决在教学现场训练实验实训设备的损坏、训练材料的消耗等问题,从而有效节约教育成本。
二、基于虚拟技术在传感器与检测技术实践教学中应用的基本思路
传感器与检测技术实践教学模块中是由多光电检测模块、温度检测模块、环境检测模块、力检测模块等组成。就其中的温度检测模块来说明虚拟技术在实践教学中应用的基本思路。基于虚拟技术的温度检验技术,主要是通过LabvIEw平台构建虚拟画面,模拟仿真实际的温度检验仪器,检验仪器通过软件实现部分功能。主要思路是:通过温度传感器获取现场温度信号,经过信号调理,通过数据采集卡采集数据,再由信号选择、调理之后送入计算机,由测控软件进行分析、显示、存储等,利用虚拟仿真技术,能完成实体设备无法实现的大部分功能,最终通过数据参数的变化,来自动实现对温度的检测。
在原有温度检测模块操作中,学生只能在现有硬件条件下实现电路的构建,完成温度到电压信号的转变,但现有的硬件无法实现电压信号的变化到实际监测环境中温度的变化。而虚拟仪器中可视化图形编程语言平台,提供丰富、功能强大的数据处理软件包,通过虚拟温度程序框图构建及虚拟的温度运行结果画面监测,能直观的反映温度的变化情况,与企业实际运行环境一致,非常方便学生的学习,提高学生学习的激情。
三、基于虚拟技术的K型热电偶温度检测的实现
基于虚拟技术K型热电偶温度检测的硬件实现是由计算机、加上数据采集及电路组成;软件实现运用编程方法,通过建立动态模型库来实现温度仿真检测。采用虚拟技术进行检测优点突出,即可以缩短检测时间、可减少工作量、提高效率;数据检测时可及时保存、显示,方便读数。
(一)硬件实现
K型热电偶温度检测系统主要由虚拟仪器和信号接口采集组成。温度检测过程中首先由热电偶传感器检测温度变化,采用运算放大器对取样电阻两端的信号进行差分运算放大并转换为电信号,输出的信号以过通道选择送到数据采集卡,最后由计算机进行处理。
K型热电偶电路如图:
(二)软件实现
基于虚拟技术K型热电偶温度检测系统,软件部分采用参数库及函数库调用模式。模型库的开发主要建立在LabVIEW仿真模块上。这些工具为建立K型热电偶温度检测系统的模型库提供了一个完整的平台。基于虚拟技术K型热电偶程序连接图如下:
K型热电偶温度检测结果可以在面画中进行显示,如下:
四、结束语
随着虚拟技术的不断发展,在实践教学中广泛采用。虚拟技术应用在传感器与检测技术实践教学中,能够在各个检测模块中直观地反映测量的现象,这样有利于拓展学生的思路、提高学生的学习积极性。
参考文献:
[1]傅晓程.虚拟技术在电工电子实验中的应用[D].浙江大学硕士学位论文.2007,10:1-32
【关键词】虚拟现实技术 建筑装饰 微课教学
【Abstract】With the development of virtual reality technology, virtual reality technology is increasingly integrated into the teaching, the virtual reality technology in architectural design of micro teaching with traditional production methods elusive advantage; modern interior design education and curriculum integration of theory and the practice is a great supplement.
【Keyword】Virtual reality technology;Building Decoration;Micro Teaching
近年来微课形式的出现吸引了不少教育研究者和一线教师。微课作为传统教育的辅工具,为师生提供了一种全新教学模式。在装饰设计教学中微课的运用丰富了教学手段,有助于提高装饰设计教学质量,但是传统的微课拍摄方式存在不少问题,比如:拍摄出来的微课视频清晰度不高,视频的画面单一不生动、录制的过程让老师感到拘束等问题。由于各种现实条件限制,导致装饰设计微课质量不高。但是近年来虚拟现实技术迅猛发展,在很多领域得到运用,虚拟现实技术也以极快的速度融入教育教学中,同时也在建筑装饰设计教育教学中得到了一定的运用,虚拟现实技术能将三维空间的环境清晰的再现出来,能使学习者直接与虚拟装饰环境中的各种对象进行交互作用,从而使虚拟现实技术在装饰设计微课中的运用成为一种选择,在微课中结合虚拟现实技术并通过多种形式参与到教学的过程中去,从而能够较好的把控整个教学过程。
首先,虚拟现实技术和装饰设计微课具有互补性。虚拟现实技术和装饰设计微课可以相互渗透、相互融合,可以提高装饰设计微课的质量。装饰设计微课以视频为主要载体,核心组成内容是课堂教学视频,课堂教学视频包含教师讲授视频、演示视频,装饰设计中很多课程内容环节需要对建筑空间重构演示,这些重构演示效果是课堂讲授永远无法达到的,而采用装饰空间施工现场拍摄视频往往周期比较长,有些工地施工工期长达几年,花费大量时间而且拍摄效果也不近人意;虚拟现实技术利用计算机建立虚拟的建筑装饰结构模型并生成逼真的三维空间,结构构件可以进行拆分,利用动画漫游可以清晰再现装饰空间,所以利用虚拟现实技术进行建筑空间重构可以较好的解决讲授课程中难以说明的知识点。
其次,虚拟现实技术和装饰设计微课情景化的互通。装饰设计微课资源组成的“情景化”与虚拟现实技术强调的“临场感”具有相似性,虚拟现实技术的“临场感”在装饰设计微课中的运用更具有“情景化”的感受。装饰设计微课营造真实的、具体的、典型案例化的教与学情景中,虚拟现实技术用计算机建立虚拟的建筑装饰模型并生成逼真的三维视、听空间,通过虚拟现实设备,对虚拟建筑装饰世界进行互动。使用者进行位置变换和移动时,电脑能够及时进行复杂的运算,将精确的三维影像反馈,制作成漫游视频,使之产生身临其境的感受。学生在这种仿真的、比较具体的、典型案例化的教学情景中可易于实现“隐性知识”、“默会知识”等高阶思维能力的学习,进一步提高学生学业水平。
第三,虚拟现实技术和装饰设计微课共通性。虚拟现实技术与装饰设计微课在使用时间上有共通性。装饰设计微课教学时间不长,一般5-10分钟左右;虚拟现实在建筑装饰设计教学中的应用不仅仅是一个设计工具,而且还是一个演示媒体,它用计算机建立虚拟的建筑装饰模型并生成逼真的三维视、听等效果,微课制作者可以完全按照自己的构思去构建装饰“虚拟”的空间,并可以任意变换主体在房间中的位置,进行漫游技术处理,生成漫游动画,其效果逼真,具有较强的临场感,而且制作5-10分钟相对来说比较经济,费时不多而且简便实用。
第四,虚拟现实技术和装饰设计微课经典示范案例性。“微课”选取的教学内容一般要求主题突出,追求真实、具体、典型案例化的教与学情景。虚拟现实技术在装饰设计工程技术中的运用,往往可以用来构建经典示范案例;在装饰设计微课教学中,往往有大量的装饰施工案例,这种案例如果使用拍摄视频的形式来制作,具有很长的周期,有些项目施工周期达到四、五年,甚至更久,而且装饰施工项目中的结构构造不容易通过拍摄体现;而虚拟现实技术在装饰工程中的运用可以打破空间、时间的限制,利用虚拟现实技术,可以彻底打破时间与空间的限制。大到建筑群,小到装饰面板、螺丝钉,都可以进入其内部进行结构构建和观察。一些需要长时间的装饰施工过程,通过虚拟现实技术,可以在很短的时间内呈现出来。例如,装饰装修一个大型酒店,其施工过程往往需要几年,而虚拟现实技术在短时间内就可以实现。所以在装饰设计微课中通过虚拟现实技术具有较大的优势。
总之基于装饰设计微课的特征,综合运用虚拟现实技术,可以构成了一个主题鲜明、形象逼真、具有临场感、结构紧凑的装饰设计微课“主题单元资源包”,营造了一个真实的“微教学资源环境”。教师和学生在这种具体的、典型案例化的教与学情景中可易于实现装饰工程“隐性知识”、“默会知识”等高阶思维设计能力的学习并实现装饰技能、风格的模仿和提升,从而迅速提升教师的课堂教学水平、促进教师的专业成长,提高学生学业水平。
参考文献:
[1]崔善君 谈敦铭 赵罡 虚拟现实航天仿真技术研究《图学学报》2012年01期
[2]胡铁生 微课―区域教育信息资源发展的新趋势《电化教育研究》(2011年10期)
[3]许秀文 郝勇 周矛欣 浅谈虚拟现实技术在教学中的应用[J] 中国教育信息化2011年06期